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Synthèse de haut-niveau de contrôleurs ultra-faible consommation ...

Synthèse de haut-niveau de contrôleurs ultra-faible consommation ...

tel-00553143, version 1

tel-00553143, version 1 - 6 Jan 2011 16 Résumé étendu Micro-tâches 8-bits Nom Nb. TempsPuissanceEnergie Gain P. Gain E. Surface Nb. portes Tâche Etats (µs) (µW) (pJ) (x) P1/P2(x) E1/E2 (µm 2 ) Nand equiv. crc8 71 4.4 30.09 132.4 292/32 339/37 5831.7 730 crc16 103 6.4 46.92 300.3 187/20.4 140.5/15.3 8732.5 1092 tea-decipher 586 36.6 84.5 3090 104/11.4 78/8.55 19950 2494 tea-encipher 580 36.2 87.3 3160 101/11 75/8.2 20248 2531 fir 165 10.3 75.3 775.6 116/12.8 123.8/13.413323.7 1666 calcNeigh 269 16.8 74.3 1248.2 118/12.9 142.4/15.514239.4 1780 sendFrame 672 42 33.3 1400.3 264/28.8 198.5/21.7 10578 1323 receiveFrame 332 20.7 27.3 565 322/35 247.6/26.7 5075.3 635 Table 2: Gain en puissance et en énergie pour des micro-tâches 8 bits par rapport au MSP430 (@ 16 MHz, 130 nm). P1 et E1 sont les gains en puissance et en énergie par rapport à la version tiMSP tandis que P2 et E2 sont les gains en puissance et en énergie par rapport à la version openMSP. Micro-tâches 16 bits Nom Nb. TempsPuissanceEnergie Gain P. Gain E. Surface Nb. portes Tâche Etats (µs) (µW) (pJ) (x) P1/P2(x) E1/E2 (µm 2 ) Nand equiv. crc8 71 4.4 55.3 242.6 159.6/17.4185.1/20.2 10348 1294 crc16 73 4.56 55.0 251.0 159.8/17.4168.1/18.3 10280 1285 tea-decipher 308 19.2 152.8 2940 57.6/6.2 82/9 27236 3405 tea-encipher 306 19.1 152.3 2910 57.8/6.3 81/8.93 27069 3384 fir 168 10.5 144.2 1514 61.02/6.7 63.4/6.9 23547 2944 calcNeigh 269 16.8 142.4 2392 61.8/6.7 74.3/8.1 24745 3094 sendFrame 672 42 58.1 2440 151.5/16.5 114/12.4 14863 1858 receiveFrame 332 20.7 50.0 1036 175.8/19.2 135/14.7 9485 1183 Table 3: Gain en puissance et en énergie pour des micro-tâches 16 bits par rapport au MSP430 (@ 16 MHz, 130 nm). P1 et E1 sont les gains en puissance et en énergie par rapport à la version tiMSP tandis que P2 et E2 sont les gains en puissance et en énergie par rapport à la version openMSP. 0.5.3 Estimation de la consommation du moniteur système Pour comparer les consommations d’énergie et le potentiel surcoût en surface du moniteur système (SM), une description sous forme de graphe de tâches est présentée à la figure 4 et est exprimée à l’aide de notre DSL. Celui ci est ensuite traité avec notre flot de conception et une description VHDL du moniteur système qui contrôle l’activation et la désactivation des quatre micro-tâches et de la mémoire partagée est générée. Ce code VHDL est ensuite synthétisé pour une bibliothèque de cellules CMOS standards en 130 nm afin d’obtenir les consommations statique et dynamique et le coût en surface de silicium. Les résultats montrent que le SM consomme 5.15 µW de puissance dynamique (@ 16 MHz et 1.2 V) et 296 nW de puissance statique. La partie statique peut être réduite jusqu’à 80 nW si des cellules faible consommation alimentées à 0.3 V sont utilisées pour les registres présents dans l’architecture. D’un point de vue de la surface de silicium, le SM consomme seulement 754 µm 2 (pour un graphe simple), soit environ 1% de la surface d’un cœur MSP430 synthétisé dans la même technologie.

tel-00553143, version 1 - 6 Jan 2011 Résultats expérimentaux 17 En résumé, notre approche basée sur des micro-tâches matérielles fournit une réduction d’environ 50% dans les temps de commutation entre les modes de veille et d’activité, et des gains d’un à deux ordres de grandeur en énergie dynamique et d’un ordre de grandeur en énergie statique, par comparaison avec des implémentations logicielles sur des microcontrôleurs à très faible consommation tels que le MSP430.

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